Les Réseaux InformatiquesLes Réseaux InformatiquesCouche LiaisonCouche Liaison

Protocole EthernetProtocole Ethernet

Laurent JEANPIERRE2002 - 2003

DEUST AMMILoR

Rôle de la couche LiaisonRôle de la couche Liaison

Couche liaison de Couche liaison de donnéesdonnées Allocation du canalAllocation du canal Données Données Trame Trame Trame Trame bits bits trame trame Adressage physiqueAdressage physique

Qui est concerné ?Qui est concerné ?

Gestion des erreursGestion des erreurs Détection ?Détection ? Correction ?Correction ? Couche Physique

LLC

MAC

Historique d’EthernetHistorique d’Ethernet

1980 : Première version « Blue Book »1980 : Première version « Blue Book » Digital, Intel, et Xerox Digital, Intel, et Xerox 10 Mbit/s10 Mbit/s Bus en 10Base5Bus en 10Base5

1982 : Seconde version1982 : Seconde version 1985 : Norme IEEE 802.31985 : Norme IEEE 802.3 1993 : Norme IEEE 802.3u1993 : Norme IEEE 802.3u

100 Mbit/s100 Mbit/s

Objectifs du protocoleObjectifs du protocole

Liaison de données à 10 Mbit/sLiaison de données à 10 Mbit/s Faible coûtFaible coût Réseau égalitaireRéseau égalitaire

Pas de prioritéPas de priorité Pas de censurePas de censure

Erreur souhaitée < 1E-8Erreur souhaitée < 1E-8

Principes de fonctionnementPrincipes de fonctionnement

Topologie en bus, Pas de boucleTopologie en bus, Pas de boucle Communication en bande de baseCommunication en bande de base

Pas de modulation Pas de modulation Simplicité Simplicité 1 baud = 1 bit/s 1 baud = 1 bit/s

Transfert par diffusion passiveTransfert par diffusion passive Circulation autonome des donnéesCirculation autonome des données Chaque station reçoit toutes les donnéesChaque station reçoit toutes les données

Pas de trames simultanéesPas de trames simultanées

Adressage MACAdressage MAC

Chaque station reçoit toutes les donnéesChaque station reçoit toutes les données Emetteur d’une trame ?Emetteur d’une trame ? Destinataire d’une trame ?Destinataire d’une trame ?

Ajout d’un bordereau d’envoiAjout d’un bordereau d’envoi Entête de trameEntête de trame Adresse destinationAdresse destination Adresse sourceAdresse source

Notion de trame structuréeNotion de trame structurée

Trame de donnéesTrame de données

Données@ Source@ Destination

Adresses MAC

Reconnaissance des tramesReconnaissance des trames

Comment reconnaître le début de trame ?Comment reconnaître le début de trame ? Présence de signaux transitoiresPrésence de signaux transitoires Synchronisation du récepteurSynchronisation du récepteur

Nécessité d’un préambuleNécessité d’un préambule Ensemble d’octets connusEnsemble d’octets connus Permet de synchroniser les horlogesPermet de synchroniser les horloges Ne transmet pas d’informationNe transmet pas d’information

perte non gênante perte non gênante

Trame de donnéesTrame de données

Données@ Source@ DestinationPréambule

Le préambule, bisLe préambule, bis

Réception du préambule en cours de routeRéception du préambule en cours de route Déjà commencéDéjà commencé Depuis quand ?Depuis quand ?

Nécessité de marquer la fin du préambuleNécessité de marquer la fin du préambule Insertion d’un « Start Frame Delimitor »Insertion d’un « Start Frame Delimitor »

Caractère spécialCaractère spécial Suit le préambuleSuit le préambule Précède les donnéesPrécède les données

Trame de donnéesTrame de données

Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD

Comment reconnaître la fin de trame ?Comment reconnaître la fin de trame ? Plus de données ?Plus de données ?

Selon le code utilisé, pas toujours possibleSelon le code utilisé, pas toujours possible

Marqueur de finMarqueur de fin SONET / SDHSONET / SDH

Longueur de trameLongueur de trame Norme 802.3Norme 802.3

Reconnaissance des trames 2Reconnaissance des trames 2

Trame de donnéesTrame de données

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme 802.3

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme Ethernet

Long

Type

Gestion des erreursGestion des erreurs

Ajout de bruit au signalAjout de bruit au signal Réductible, mais InévitableRéductible, mais Inévitable Possibilité de modifier les donnéesPossibilité de modifier les données

Ajout de redondance avant émissionAjout de redondance avant émission Code détecteur d’erreurCode détecteur d’erreur Recalcul à la réceptionRecalcul à la réception Différence Différence modification données modification données destruction de la trame endommagéedestruction de la trame endommagée

Silence inter – trames de 9,6 Silence inter – trames de 9,6 ss Impossible de mélanger deux tramesImpossible de mélanger deux trames

Trame de donnéesTrame de données

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme 802.3

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme Ethernet

Long

Type

CRC

CRC

PréambulePréambule

7 octets7 octets 1010101010101010 Donnée régulière Donnée régulière synchronisation horloges synchronisation horloges

Start Frame DelimitorStart Frame Delimitor

1 octet1 octet 1010101110101011 Fin du préambule, début des donnéesFin du préambule, début des données

Adresses MACAdresses MAC

Norme 802.3Norme 802.3 6 octets6 octets

3 octets constructeur3 octets constructeur 3 octets numéro de série3 octets numéro de série

chaque adresse est UNIQUE au mondechaque adresse est UNIQUE au monde 1 Adresse de Broadcast1 Adresse de Broadcast

FF-FF-FF-FF-FF-FFFF-FF-FF-FF-FF-FF

Trame de donnéesTrame de données

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme 802.3

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme Ethernet

Long

Type

CRC

CRC

7 octets 1 6 6 2 4

BilanBilan

La couche 3 envoie un paquet de donnéesLa couche 3 envoie un paquet de données La couche MAC crée une trame avecLa couche MAC crée une trame avec

Adresse DestinationAdresse Destination Adresse SourceAdresse Source Type/Longueur des donnéesType/Longueur des données Les donnéesLes données

Calcul du CRCCalcul du CRC Ajout Préambule, SFD et CRC à la trameAjout Préambule, SFD et CRC à la trame Envoi à la couche physiqueEnvoi à la couche physique

Acquisition du canalAcquisition du canal

Le problème :Le problème : Chaque machine peut utiliser le canalChaque machine peut utiliser le canal Pas d’arbitre donnant la parolePas d’arbitre donnant la parole Comment ne pas tous parler simultanément ?Comment ne pas tous parler simultanément ?

La solution :La solution : CSMA : Carrier Sensing Multiple AccessCSMA : Carrier Sensing Multiple Access On n’interrompt pas une communicationOn n’interrompt pas une communication On écoute, on attend la fin, et on enchaîneOn écoute, on attend la fin, et on enchaîne « Conversation civilisée »« Conversation civilisée »

Collision, vous avez dit collision ?Collision, vous avez dit collision ?

DTE1 DTE2

Collision !Collision ! DTE2 voit la collisionDTE2 voit la collision DTE1 ne voit rien !DTE1 ne voit rien !

Comment Faire ?Comment Faire ?

Méthode CSMA / CDMéthode CSMA / CD CSMA with Collision DetectionCSMA with Collision Detection Chaque station vérifie son messageChaque station vérifie son message Si collisionSi collision

Arrêt d’émissionArrêt d’émission Attente aléatoireAttente aléatoire Ré-émissionRé-émission

« Runts »« Runts » Visible dans DominoVisible dans Domino Trame très courte résultant d’une collision lointaineTrame très courte résultant d’une collision lointaine

Collision inaperçueCollision inaperçue

Dans l’exemple:Dans l’exemple: DTE2 voit la collisionDTE2 voit la collision DTE1 ne voit rienDTE1 ne voit rien DTE2 ré-émet sa trame, puisque collisionDTE2 ré-émet sa trame, puisque collision DTE1 en reçoit une deuxième copie !!!DTE1 en reçoit une deuxième copie !!!

Eviter à tout prix les collisions discrètesEviter à tout prix les collisions discrètes Eviter les trames trop courtesEviter les trames trop courtes Limiter la longueur du réseauLimiter la longueur du réseau

La solution EthernetLa solution Ethernet

La norme impose :La norme impose : Round-Trip-Delay < 50 Round-Trip-Delay < 50 s.s.

A 10 Mbit/s, 50 A 10 Mbit/s, 50 s s 62,5 octets 62,5 octets >64 octets >64 octets Détection de collision garantie Détection de collision garantie

Toute trame doit contenir au moins 72 octetsToute trame doit contenir au moins 72 octets 26 octets de protocole26 octets de protocole 46 octets de données minimum46 octets de données minimum Si moins de 46 octets à envoyer :Si moins de 46 octets à envoyer :

Padding (ajout d’octets de bourrage)Padding (ajout d’octets de bourrage) Ex : requête ARP = 28 octets + 18 paddingEx : requête ARP = 28 octets + 18 padding

Temps de réponseTemps de réponse

Le problème des applications interactives :Le problème des applications interactives : Un utilisateur transfère de gros fichiersUn utilisateur transfère de gros fichiers Un autre utilisateur effectue un « telnet ».Un autre utilisateur effectue un « telnet ».

Chaque touche est envoyée au serveurChaque touche est envoyée au serveur Le serveur renvoie une réponse (écho à l’écran)Le serveur renvoie une réponse (écho à l’écran)

Une trame sur le réseau à chaque instant !Une trame sur le réseau à chaque instant ! Il faut attendre !Il faut attendre !

Les maths : Les maths : Temps moyen = ½ (taille trame / débit réseau)Temps moyen = ½ (taille trame / débit réseau)

Le MTULe MTU

La norme IP impose :La norme IP impose : Maximum Transfer UnitMaximum Transfer Unit octets par paquets. octets par paquets. Le MTU dépend du réseauLe MTU dépend du réseau

Internet Internet ≥ 576 octets≥ 576 octets Ethernet = 1500 octetsEthernet = 1500 octets SLIP = 296 octetsSLIP = 296 octets

Définition d’un « MTU de chemin »Définition d’un « MTU de chemin » Le minimum des MTU de chaque segment Le minimum des MTU de chaque segment

traversétraversé

Trame de données finaleTrame de données finale

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme 802.3

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme Ethernet

Long

Type

CRC

CRC

7 octets 1 6 6 2 446 1500

802.3 Vs Ethernet802.3 Vs Ethernet

Les deux protocoles sont compatiblesLes deux protocoles sont compatibles Adresses aux mêmes endroitsAdresses aux mêmes endroits Le « type » de la trame Ethernet n’est pas Le « type » de la trame Ethernet n’est pas

compatible avec une longueur de trame compatible avec une longueur de trame 802.3 802.3 Confusion impossible Confusion impossible 0800 : Datagramme IP ( 2048 octets)0800 : Datagramme IP ( 2048 octets) 0806 : Protocole ARP ( 0806 : Protocole ARP ( 2054 octets)2054 octets) 8035 : Protocole RARP (32821 octets)8035 : Protocole RARP (32821 octets)

Services de couche 1 utilisésServices de couche 1 utilisés

Transmission en bande de baseTransmission en bande de base La couche physique offre des services :La couche physique offre des services :

Envoi d’un bitEnvoi d’un bit Réception d’un bitRéception d’un bit Canal libre ?Canal libre ? Collision ?Collision ?

Evolution vers 100 Mbit/s et +Evolution vers 100 Mbit/s et +

Le Round-Trip-Delay est réduit à 5 Le Round-Trip-Delay est réduit à 5 ss Problèmes :Problèmes :

Mélange de stations de vitesses différentesMélange de stations de vitesses différentes Plus débit augmente, plus efficacité diminuePlus débit augmente, plus efficacité diminue Augmenter le MTU Augmenter le MTU

Ehernet : MTU=1500Ehernet : MTU=1500 IPv4 supporte les MTU<=64KIPv4 supporte les MTU<=64K Jumbo Frames : MTU=9000Jumbo Frames : MTU=9000 Décembre 95 : IPv6, Jumbograms > 64KDécembre 95 : IPv6, Jumbograms > 64K

Quelques Références sur le WebQuelques Références sur le Web

RFCs RFCs www.rfc-editor.orgwww.rfc-editor.org

Cours de l’UREC (CNRS)Cours de l’UREC (CNRS) www.urec.cnrs.fr/cours/www.urec.cnrs.fr/cours/

Institut Copernic : Institut Copernic : www.institut-copernic.com/cours/réseau/www.institut-copernic.com/cours/réseau/

IUT Bezier : IUT Bezier : cb.iutbeziers.univ-montp2.fr/Cb/Cours/Reseaux/cb.iutbeziers.univ-montp2.fr/Cb/Cours/Reseaux/

NETS : NETS : www.scd.ucar.edu/nets/presentations/www.scd.ucar.edu/nets/presentations/

INFOCOM :INFOCOM : infocom.cqu.edu.au/Courses/2002/T3/COIT13146/Ressources/Lecturesinfocom.cqu.edu.au/Courses/2002/T3/COIT13146/Ressources/Lectures